CN113357140B - 一种双密封电潜泵单流阀及其密封方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双密封电潜泵单流阀及其密封方法，上接头的尾端内壁与阀座的首端外壁螺纹连接，阀芯安装在上接头和阀座的中空内腔中，阀芯与阀座形成金属密封，在上接头的内壁和阀芯的外壁之间形成一空腔，在空腔内安装有弹簧，在阀座的首端内壁处开设有密封槽，密封圈安置在密封槽内，在密封圈的上方设置有压环，在压环的外壁和上接头的内壁之间安装有紧钉。该工具在停泵后能提供可靠的密封，防止单流阀上方流体进入电潜泵，尤其用于蒸汽吞吐注入、生产一体化管柱工艺时，能有效地保护电潜泵机组免受高温水蒸汽的高温伤害。

Description

一种双密封电潜泵单流阀及其密封方法
技术领域
本发明涉及海上油田稠油开采装置技术领域，更具体地说涉及一种双密封电潜泵单流阀及其密封方法。
背景技术
在油田生产稠油的蒸汽吞吐采油时，一般同一井中注蒸汽、采油两个阶段分别下入注入、采油两趟管柱。如果设计为注蒸汽、采油一体化管柱，则注蒸汽的过程中，油管内温度很高，一般为370℃左右，海上油田一般使用Y型管柱结构，Y接头下方悬挂的电潜泵机组，在注蒸汽过程中应受到隔热保护，因此需要在Y接头与电潜泵之间设置单流阀，以便实现注入的蒸汽不会进入电泵机组。为了保险起见，一般可以采用多级单流阀，最上端的单流阀一般是全金属单流阀，下面的单流阀可以采用金属密封、橡胶密封联合作用的单流阀，以增强密封效果，更好地保护电泵机组免受高温伤害。最上端的单流阀直接与注入的370℃左右的水蒸汽接触，所以需要很高的耐温要求，目前尚未找到有效的橡胶能长期工作在此温度下实现可靠密封，所以最上端单流阀采用全金属密封。但下端的单流阀因为已经被上端的单流阀进行了阻挡，所以温度已经下降，可以使用金属密封、橡胶密封联合作用的单流阀，就是本发明所应用的场合。
CN201821922355.6，潜油电泵防堵单流阀，CN201821906444.1，一种电潜泵自动单流阀，CN200120022532.3，电潜泵单流阀，这三个专利所公开的电潜泵用单流阀，都是球与锥面密封的单流阀，仅有一次密封，不具备金属密封、橡胶密封共同作用的双密封结构，因此一旦球与球座的密封失效，就会导致单流阀密封失效；不如使用金属密封、橡胶密封联合作用的双密封可靠性。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有的电潜泵单流阀仅有一次密封，不具备金属密封、橡胶密封共同作用的双密封结构，因此一旦球与球座的密封失效，就会导致单流阀密封失效，提供了一种双密封电潜泵单流阀及其密封方法，该工具在停泵后能提供可靠的密封，防止单流阀上方流体进入电潜泵，尤其用于蒸汽吞吐注入、生产一体化管柱工艺时，能有效地保护电潜泵机组免受高温水蒸汽的高温伤害。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种双密封电潜泵单流阀，包括上接头、阀芯和阀座，所述上接头的尾端内壁与所述阀座的首端外壁螺纹连接，所述阀芯安装在所述上接头和所述阀座的中空内腔中，阀芯与阀座形成金属密封，在所述上接头的内壁和所述阀芯的外壁之间形成一空腔，在所述空腔内安装有弹簧，在所述阀座的首端内壁处开设有密封槽，密封圈安置在所述密封槽内，在所述密封圈的上方设置有压环，在所述压环的外壁和所述上接头的内壁之间安装有紧钉；
所述阀芯的尾端一体设置有下实心结构，以实现阀芯的密封，在所述下实心结构上方的阀芯内还设置有上实心结构，在所述上实心结构和所述下实心结构之间的阀芯侧壁上由上至下依次开设有中过流孔和下过流孔，在所述上实心结构上方的阀芯侧壁上开设有上过流孔，在所述上实心结构的边缘处形成一外锥面，外锥面与密封圈形成橡胶密封，在所述阀芯的首端内壁形成一限位端面，在所述上接头的首端内壁形成一限位台阶，限位端面与限位台阶实现限制阀芯向上移动距离的目的，中心通道自阀芯的首端延伸至上实心结构处。
在所述阀座的中部内壁开设有一扩孔，在所述密封槽的开口处形成一内锥面，内锥面与外锥面形成金属密封。
一种双密封电潜泵单流阀的密封方法，按照下述步骤进行：
步骤1，单流阀关闭状态时，电潜泵停止运行，位于单流阀上方的流体在阀芯与密封圈的橡胶密封、阀芯与阀座的金属密封两道密封阻隔下，不能穿过单流阀，从而保证该单流阀下方连接的电潜泵不会接触位于单流阀上方的流体，实现停泵后的可靠密封，即便橡胶密封、金属密封两道密封中的一道出现问题，也能实现另一道密封有效，从而提高该单流阀的密封可靠性；
步骤2，单流阀启泵过程时，阀芯的下实心结构处于阀座中，形成活塞密封，举升的液体将直接推动阀芯克服弹簧的压紧力向上运行，首先达到下过流孔和中过流孔之间的位置，密封圈脱离阀芯的外锥面一段距离，阀芯的中过流孔远离密封圈，以便保证电泵举升的液体不会冲击密封圈；
步骤3，单流阀全开启状态时，阀芯进一步压缩弹簧而上移，直至阀芯的限位端面抵住上接头的限位台阶，形成最大过流通道，过流液体自阀座-下过流孔-阀芯-中过流孔-上过流孔-中心通道举升至地面。
在步骤3中，单流阀中，液流所经过的所有通道中，最小过流面积等于阀芯的中心通道的横截面积，故不存在大的节流通道，不易产生冲蚀。
本发明的有益效果为：该工具在停泵后能提供可靠的密封，防止单流阀上方流体进入电潜泵，尤其用于蒸汽吞吐注入、生产一体化管柱工艺时，能有效地保护电潜泵机组免受高温水蒸汽的高温伤害。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，其中，a为停泵状态结构示意图，b为启泵过程状态示意图，c为启泵后单流阀全开启状态示意图；
图2是图1a的局部放大图；
图3是图1b的局部放大图；
图中：1为上接头，1-1为限位台阶；2为弹簧；3为阀芯，3-1为下过流孔，3-2为中过流孔，3-3为上过流孔，3-4为下实心结构，3-5为上实心结构、3-6为外锥面，3-7为限位端面，3-8为中心通道；4为紧钉；5为压环；6为密封圈；7为阀座，7-1为扩孔，7-2为内锥面。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种双密封电潜泵单流阀，包括上接头1、阀芯3和阀座7，上接头1的尾端内壁与阀座7的首端外壁螺纹连接，阀芯3安装在上接头1和阀座7的中空内腔中，阀芯3与阀座7形成金属密封，在上接头1的内壁和阀芯3的外壁之间形成一空腔，在空腔内安装有弹簧2，在阀座3的首端内壁处开设有密封槽，密封圈6安置在密封槽内，在密封圈6的上方设置有压环5，在压环5的外壁和上接头1的内壁之间安装有紧钉4；
阀芯3的尾端一体设置有下实心结构3-4，以实现阀芯3的密封，在下实心结构3-4上方的阀芯3内还设置有上实心结构3-5，在上实心结构3-5和下实心结构3-4之间的阀芯3侧壁上由上至下依次开设有中过流孔3-2和下过流孔3-1，在上实心结构3-5上方的阀芯3侧壁上开设有上过流孔3-3，在上实心结构3-5的边缘处形成一外锥面3-6，外锥面3-6与密封圈6形成橡胶密封，在阀芯3的首端内壁形成一限位端面3-7，在上接头1的首端内壁形成一限位台阶1-1，限位端面3-7与限位台阶1-1实现限制阀芯3向上移动距离的目的，中心通道3-8自阀芯3的首端延伸至上实心结构3-5处。
如图2所示，在停泵时，单流阀能够在橡胶密封(即阀芯3的外锥面3-6与密封圈6之间)、金属密封(即阀芯3的外锥面3-6与阀座7内锥面7-2之间)双重密封作用下，实现可靠的密封效果，压环5确保密封圈6不会脱落，紧钉4确保压环5与阀座7间的联接螺纹不会松动。
如图3所示，阀座7内锥面7-2的结构，内锥面7-2在该单流阀关闭时，能够与阀芯3的外锥面3-6匹配实现金属密封。
实施例二
在实施例一的基础上，在阀座7的中部内壁开设有一扩孔7-1，在密封槽的开口处形成一内锥面7-2，内锥面7-2与外锥面3-6形成金属密封。
实施例三
一种双密封电潜泵单流阀的密封方法，按照下述步骤进行：
步骤1，单流阀关闭状态时，电潜泵停止运行，位于单流阀上方的流体在阀芯与密封圈的橡胶密封、阀芯与阀座的金属密封两道密封阻隔下，不能穿过单流阀，从而保证该单流阀下方连接的电潜泵不会接触位于单流阀上方的流体，实现停泵后的可靠密封，即便橡胶密封、金属密封两道密封中的一道出现问题，也能实现另一道密封有效，从而提高该单流阀的密封可靠性；
步骤2，单流阀启泵过程时，阀芯的下实心结构处于阀座中，形成活塞密封，举升的液体将直接推动阀芯克服弹簧的压紧力向上运行，首先达到下过流孔和中过流孔之间的位置，密封圈脱离阀芯的外锥面一段距离，阀芯的中过流孔远离密封圈，以便保证电泵举升的液体不会冲击密封圈；
步骤3，单流阀全开启状态时，阀芯进一步压缩弹簧而上移，直至阀芯的限位端面抵住上接头的限位台阶，形成最大过流通道，过流液体自阀座-下过流孔-阀芯-中过流孔-上过流孔-中心通道举升至地面。
在步骤3中，单流阀中，液流所经过的所有通道中，最小过流面积等于阀芯的中心通道的横截面积，故不存在大的节流通道，不易产生冲蚀。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种双密封电潜泵单流阀，其特征在于：包括上接头、阀芯和阀座，所述上接头的尾端内壁与所述阀座的首端外壁螺纹连接，所述阀芯安装在所述上接头和所述阀座的中空内腔中，阀芯与阀座形成金属密封，在所述上接头的内壁和所述阀芯的外壁之间形成一空腔，在所述空腔内安装有弹簧，在所述阀座的首端内壁处开设有密封槽，密封圈安置在所述密封槽内，在所述密封圈的上方设置有压环，在所述压环的外壁和所述上接头的内壁之间安装有紧钉；
所述阀芯的尾端一体设置有下实心结构，以实现阀芯的密封，在所述下实心结构上方的阀芯内还设置有上实心结构，在所述上实心结构和所述下实心结构之间的阀芯侧壁上由上至下依次开设有中过流孔和下过流孔，在所述上实心结构上方的阀芯侧壁上开设有上过流孔，在所述上实心结构的边缘处形成一外锥面，外锥面与密封圈形成橡胶密封，在所述阀芯的首端内壁形成一限位端面，在所述上接头的首端内壁形成一限位台阶，限位端面与限位台阶实现限制阀芯向上移动距离的目的，中心通道自阀芯的首端延伸至上实心结构处。
2.根据权利要求1所述的一种双密封电潜泵单流阀，其特征在于：在所述阀座的中部内壁开设有一扩孔，在所述密封槽的开口处形成一内锥面，内锥面与外锥面形成金属密封。
3.如权利要求1或2所述的一种双密封电潜泵单流阀的密封方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，单流阀关闭状态时，电潜泵停止运行，位于单流阀上方的流体在阀芯与密封圈的橡胶密封、阀芯与阀座的金属密封两道密封阻隔下，不能穿过单流阀，从而保证该单流阀下方连接的电潜泵不会接触位于单流阀上方的流体，实现停泵后的可靠密封，即便橡胶密封、金属密封两道密封中的一道出现问题，也能实现另一道密封有效，从而提高该单流阀的密封可靠性；
步骤2，单流阀启泵过程时，阀芯的下实心结构处于阀座中，形成活塞密封，举升的液体将直接推动阀芯克服弹簧的压紧力向上运行，首先达到下过流孔和中过流孔之间的位置，密封圈脱离阀芯的外锥面一段距离，阀芯的中过流孔远离密封圈，以便保证电泵举升的液体不会冲击密封圈；
步骤3，单流阀全开启状态时，阀芯进一步压缩弹簧而上移，直至阀芯的限位端面抵住上接头的限位台阶，形成最大过流通道，过流液体自阀座-下过流孔-阀芯-中过流孔-上过流孔-中心通道举升至地面。
4.根据权利要求3所述的一种双密封电潜泵单流阀的密封方法，其特征在于：在步骤3中，单流阀中，液流所经过的所有通道中，最小过流面积等于阀芯的中心通道的横截面积。
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